Dodano: 24 maj 2021r.

Co wydarzyło się w pierwszej mikrosekundzie Wielkiego Wybuchu? Badania ujawniają nowe fakty

W trakcie Wielkiego Wybuchu powstał specyficzny rodzaj plazmy. W pierwszej mikrosekundzie tego wydarzenia była to jedyna materia obecna we Wszechświecie. Nowe odkrycia naukowców z Uniwersytetu w Kopenhadze dokładają kolejny fragment do układanki opisującej ewolucję materii, jaką znamy dzisiaj.

Wielki Wybuch

 

Mniej więcej 14 miliardów lat temu nasz Wszechświat uległ głębokiej przemianie. Z bardzo gęstego i gorącego środowiska zaczął się gwałtownie rozszerzać. Naukowcy nazwali ten proces Wielkim Wybuchem. Dziś wiemy, że ta szybka ekspansja przyczyniła się do powstania znanych nam atomów, cząstek, gwiazd, galaktyk oraz życia. Nowe badania dają wgląd w to, jak to wszystko się zaczęło. Ich wyniki zostały niedawno opublikowane w czasopiśmie „Physics Letters B” (10.1016/j.physletb.2021.136354).

- Przeprowadziliśmy badania nad substancją zwaną plazmą kwarkowo-gluonową. Była to jedyna materia, która istniała podczas pierwszej mikrosekundy po Wielkim Wybuchu – wyjaśnia prof. You Zhou z Instytutu Nielsa Bohra na Uniwersytecie w Kopenhadze. - Wyniki naszej pracy to unikalna historia ewolucji plazmy we wczesnym stadium formowania się Wszechświata – dodaje naukowiec.

- Pierwotna plazma, która składała się z kwarków i gluonów, rozdzieliła się. Następnie kawałki kwarków zmieniły się w tak zwane hadrony. Hadron z trzema kwarkami tworzy proton, który stanowi część jąder atomowych. Takie jądra są budulcem, z którego składa się Ziemia, my sami i otaczający nas Wszechświat – tłumaczy prof. Zhou.

Pierwsze chwile po Wielkim Wybuchu

Plazma kwarkowo-gluonowa była obecna w pierwszej 0,000001 sekundzie od Wielkiego Wybuchu. Potem zaniknęła w wyniku ekspansji materii. Jednak dzięki wykorzystaniu Wielkiego Zderzacza Hadronów w CERN, naukowcy byli w stanie odtworzyć tę pierwszą materię w historii i prześledzić to, co się z nią stało.

- Zderzacz CERN rozbija jony z ogromną prędkością, zbliżoną do prędkości światła. Dzięki temu możemy zobaczyć, jak plazma kwarkowo-gluonowa ewoluowała od swojej pierwotnej formy do istniejącej obecnie materii, która jest budulcem życia - mówi prof. You Zhou.

- Oprócz wykorzystania Wielkiego Zderzacza Hadronów, badacze opracowali również algorytm, który jest w stanie przeanalizować ekspansję większej liczby cząstek jednocześnie. Do tej pory nie było to możliwe. Wyniki analiz pokazują, że pierwotna plazma miała formę ciekłą, podobną do wody. Odróżnia ją to od innej materii poprzez możliwość ciągłej zmiany kształtu w czasie – tłumaczy Zhou.

Wcześniej przez długi czas naukowcy uważali, że plazma była formą gazu. Nowe analizy potwierdzają, że była ona „płynna i miała gładką, miękką konsystencję, podobnie jak woda” – tłumaczą badacze. – Teraz mamy dowody na to, że plazma zmieniała swój kształt w czasie. To zaskakujący fakt, odróżniający ją od innych form znanej materii. Nie spodziewaliśmy się tego - mówi prof. Zhou.

Krok bliżej do prawdy o Wielkim Wybuchu

Choć nowe odkrycie może się wydawać jedynie drobnym szczegółem, to przybliża ludzkość do rozwiązania zagadki Wielkiego Wybuchu i tego, w jaki sposób Wszechświat rozwijał się w pierwszej mikrosekundzie od powstania.

- Każde odkrycie to mała cegiełka, która zwiększa nasze szanse na poznanie prawdy o Wielkim Wybuchu. Około 20 lat zajęło nam zrozumienie, że plazma kwarkowo-gluonowa była płynna, a dopiero potem zmieniła się w hadrony, czyli budulec życia. Dlatego ta nowa wiedza jest dla nas ogromnym przełomem - podsumowuje You Zhou.

 

Źródło: Niels Bohr Institute, fot. Geralt/Pixabay